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宇宙船は、その中心から5.2 x 107 mの距離にある未知の惑星を軌道に走り、期間軌道は52時間ですか?

提供された情報を使用して、未知の惑星の質量を決定する方法は次のとおりです。

概念を理解する

* 軌道周期: オブジェクトが別のオブジェクトの周りに1つの完全な軌道を完成させるのにかかる時間。

* 重力: 質量のある2つのオブジェクト間の魅力の力。

* 中心力: オブジェクトを円形の経路で動かし続ける力。

概念の適用

1。普遍的重力のニュートンの法則: 宇宙船と惑星の間の重力の力は以下によって与えられます。

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f =g *(m1 * m2) / r^2

`` `

どこ:

* fは重力です

* gは重力定数(6.674×10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)です

* M1は宇宙船の質量です

* M2は惑星の質量です

* rはセンター間の距離です

2。中心力: 宇宙船は軌道にあり、輪になっていることを意味します。この経路にそれを維持する力は、中心部の力です。

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f =(m1 * v^2) / r

`` `

どこ:

* vは宇宙船の軌道速度です

3。等しい力: 重力は、宇宙船を軌道上に保つための中心力を提供するものであるため、上から2つの方程式を等しくすることができます。

`` `

g *(m1 * m2) / r^2 =(m1 * v^2) / r

`` `

4。軌道速度と周期: 軌道速度(v)を軌道周期(t)に関連付けることができます。

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v =2 * pi * r / t

`` `

5。惑星の質量の解決:

*軌道速度(v)の式をステップ3の方程式に置き換えます。

*惑星の質量(M2)を解くように方程式を再配置します。

計算

1。期間を秒に変換: 52時間 * 3600秒/時間=187200秒

2。代用と解決:

* g *(m1 * m2) / r^2 =(m1 *(2 * pi * r / t)^2) / r

* M2を簡素化して解決します:

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m2 =(4 * pi^2 * r^3) /(g * t^2)

`` `

3。値をプラグイン:

* m2 =(4 * pi^2 *(5.2 * 10^7 m)^3) /(6.674×10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 *(187200 s)^2)

*M2≈1.83×10^25 kg

結果

未知の惑星の質量は約1.83×10^25 kgです。

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